片上总线Wishbone 学习（十二）总线周期之RMW操作

在操作系统中，有一种重要的进程间的同步机制称作信号量机制。信号量即当前可用资源的计数。信号量是一个用来实现同步的整型或记录型(Record)变量，除了初始化外，对它只能执行等待和释放这两种原子操作。一次对信号量的等待操作是获得信号量的过程，读取当前信号量的值，如果发现有可利用资源，则将信号量减1，否则进入等待状态。一次对信号量的释放过程即将信号量加1。一个进程对信号的读取、计算新的信号量值、更新信号量的值这三个步骤是不允许被其他进程打破的，如果被打破，则信号量的值将会发生错误，RMW操作的最大用途在于信号量操作。

一次RMW操作对于总线来说，本质上是两次子操作，一次读，一次写，只不过这两次子操作必须由同一个主设备的完成，且读数据和写数据的地址相同。"改"是不发生在总线上的，它发生在主设备内部。一个RMW操作的例子如图13所示，其过程如下：

在时钟上升沿0，主设备将地址信号ADR_O()、TGA_O()放到总线上，将WE_O置为低表示读操作，将适当的SEL_O()信号置高通知从设备将数据放在数据总线的适当位置，将CYC_O和TGC_O()置高表示操作正在进行，将STB_O置高表示第一次子操作开始。CYC_O和TGC_O()可以发生在上升沿0以前的任何时刻。

在时钟上升沿1到达之前，从设备检测到主设备发起的操作，将适当的数据放到主设备的DAT_I()和TGD_I()，将主设备的ACK_I置高作为对主设备STB_O的响应。

在时钟上升沿1，主设备发现ACK_I信号为高，将DAT_I()和TGD_I()采样，完成第一次子操作。主设备将STB_O置低表示插入等待。

在时钟上升沿1之后新的上升沿到达之前，从设备检测到主设备将STB_O置低，于是将ACK_I置低。

经过若干等待周期，在上升沿2，主设备将地址信号ADR_O()、TGA_O()放到总线上，将数据信号DAT_O()、TGD_O()放到总线上，将WE_O置为高表示写操作，将适当的SEL_O()信号置高通知从设备将数据总线上哪些信号是有效的，将STB_O置高表示第二次子操作开始。

在时钟上升沿3到达之前，从设备检测到主设备发起的操作，将主设备的ACK_I置高作为对主设备STB_O的响应。

在时钟上升沿3，从设备将DAT_I()和TGD_I()采样；主设备发现ACK_I信号为高，得知第二次子操作完成，于是将STB_O和CYC_O置低表示整个RMW操作完成。

在时钟上升沿之后，从设备发现STB_O为低，于是将ACK_I置低。

图 Wishbone总线的RMW操作